c - "string of digits into its numeric equivalent"示例无法根据 K&R 正常工作

Question

我试图从 stdlib.h 中找出函数 atoi()。根据 K&R，它看起来像以下内容:

int atoi(char s[]) {
   int n, i;

   n = 0;
   for (i = 0; s[i] >= '0' && s[i] <= '9'; ++i)
        n = 10 * n + (s[i] - '0');
   return n;
}

据我所知，stdlib.h 中的atoi() 函数应该获取任何字符的字符串作为输入，并且只输出数字，如下所示:

代码 1:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(void) {
    printf("%i", atoi(" -123junk"));
    printf("%i", atoi("0"));
    printf("%i", atoi("junk"));         // no conversion can be performed
    printf("%i", atoi("2147483648"));   // UB: out of range of int
}

输出:

-123
0
0
-2147483648

但是，在我的程序中，我尝试提供字符串作为输入并仅获取数字作为输出:

代码 2:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    int c, i;
    char s[i];
    for (i = 0; (c = getchar()) != '\n'; ++i)
       s[i] = c;
    s[i] = '\n';
    s[++i] = '\0';
    printf("%i", atoi(s));
}

在机器上执行时:

pi@host:~/new$ cc new.c
pi@host:~/new$ a.out
21412421How it is
0

我得到的输出值不正确。

问题:

1) 根据代码 1，printf("%i", atoi("-123junk"))，看起来函数 atoi() 可以接收字符串作为参数并返回单个整数，表示输入字符串中数字值的串联，不是吗？

2) stdlib.h 中的atoi() 返回什么？

3) 如何修复代码 2 中的函数 main()，以便从 stdin 获取字符，写入数组，调用函数 atoi()，提供数组作为参数，按字面意思接收输出中的数字？

4) 根据函数 atoi() 的 K&R 示例，“表达式 (s[i] - '0') 是字符的数值存储在s[i]”，但是，为什么我们需要添加10 * n部分，而且将n分配给0 在它之前，因为 n * 0 = 0，因此，n * 10 = 0，这意味着 n * 10 在赋值语句 n = 10 * n + (s[i] - '0') 中始终为零；，因此，我们为什么需要它？

5) 如果 atoi() 返回一个整数，printf("%i", atoi("-123junk")); 的结果如何返回一个数字字符串 -123?换句话说，我是否理解正确:函数 atoi() 在函数 printf() 中被调用，"-123junk" 为一个论点。函数 atoi() 返回整数，只有一个整数，类似于 n = 10 * n + (s[i] - '0'); 比，如何可以在-123展开吗？？

Answer 1

Q1) 您的 atoi() 版本太简单了，标准版本忽略前导空白字符并处理数字前的可选符号。 atoi("-123junk") 的计算结果应为 -123。

Q2) atoi 是一个用原型(prototype)int atoi(const char *s); 定义的标准函数；它返回一个整数。

Q3) 代码2有几个错误:

• 您将char 数组s 的大小指定为未初始化的i。你应该用一个相当大的值来定义数组，比如 64,
• 你应该在循环中测试潜在的缓冲区溢出，
• 您应该检查 EOF 以停止循环，以防在没有换行符的情况下遇到文件结尾。

修改后的版本:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    char s[64];
    size_t i;
    int c;
    for (i = 0; i < sizeof(s) - 1 && (c = getchar()) != EOF;) {
       s[i++] = c;
       if (c == '\n')
           break;
    }
    s[i] = '\0';
    printf("%i", atoi(s));
    return 0;
}

Q4) 表达式 n = 10 * n + (s[i] - '0') 为字符串中找到的每个新数字求值。只要没有遇到非零数字，将当前值乘以 10 确实有点低效，但是这样写函数很简单。

为了避免这些无用的乘法，这里有一个替代方案:

int atoi(const char *s) {
    int n = 0;
    size_t i = 0;

    while (s[i] == '0')
        i++;
    if (s[i] >= '1' && s[i] <= '9') {
        n = s[i++] - '0';
        while (s[i] >= '0' && s[i] <= '9')
            n = 10 * n + (s[i++] - '0');
    }
    return n;
}

但是这个函数比较麻烦，实际上可能不如简单版本有效。在您的系统上尝试和基准测试。

为了完整起见，这里是一个完整的可移植版本，使用 ctype.h> 处理可选的初始空白和可选的符号。它还通过定义的行为处理溢出，尽管 atoi() 的标准版本不需要这样做。

#include <limits.h>
#include <stdio.h>

int atoi(const char *s) {
    int n = 0, d;

    /* skip optional initial white space */
    while (isspace((unsigned char)*s))
        s++;
    if (*s == '-') {
        /* convert negative number */
        s++;
        while (isdigit((unsigned char)*s)) {
            d = (*s++ - '0');
            /* check for potential arithmetic overflow */
            if (n < INT_MIN / 10 || (n == INT_MIN / 10 && -d < INT_MIN % 10)) {
                n = INT_MIN;
                break;
            }
            n = n * 10 - d;
        }
    } else {
        /* ignore optional positive sign */
        if (*s == '+')
            s++;
        while (isdigit((unsigned char)*s)) {
            d = (*s++ - '0');
            /* check for potential arithmetic overflow */
            if (n > INT_MAX / 10 || (n == INT_MAX / 10 && d > INT_MAX % 10)) {
                n = INT_MAX;
                break;
            }
            n = n * 10 + d;
        }
    }
    return n;
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    int i, n;

    for (i = 1; i < argc; i++) {
        n = atoi(argv[i]);
        printf("\"%s\" -> %d\n", argv[i], n);
    }
    return 0;
}